孫玉清 田文靜 楊新建

摘 要：目的：開發(fā)馬鈴薯全粉的下游產品。方法：采用單因素隨機區(qū)組試驗研究了馬鈴薯全粉對海綿蛋糕的面糊容重、顯微結構，以及蛋糕的比容、質構、色差、營養(yǎng)物質、感官等品質的影響。結果：當馬鈴薯全粉添加量小于35%時，面糊容重低于對照，面糊顯微結構均勻，脂肪顆粒小;添加量增加到45%以上時，面糊的容重顯著增大（F>F0.01），面糊顯微結構不均勻，脂肪顆粒明顯增大。海綿蛋糕的質構研究表明，隨著馬鈴薯全粉添加量的增加其斷裂度、彈性、硬度都有所增加，添加量大于55%時斷裂度、彈性、硬度均顯著增加，而且咀嚼性變差，添加量在25%～45%時斷裂度、彈性、硬度增加不顯著，咀嚼性表現良好。色差研究顯示，添加馬鈴薯全粉后，海綿蛋糕的紅度顯著增大（P<0.05），海綿蛋糕的亮度和黃度都有所降低，但降低程度不顯著。結論：馬鈴薯海綿蛋糕具有高膳食纖維、低脂肪、富含鉀元素的營養(yǎng)特點，感官品質表現為色澤焦黃、有淡淡的薯香氣、質地松軟、風味獨特。最佳添加量為35%，適宜添加量在25%～45%之間。

關鍵詞：馬鈴薯全粉;海綿蛋糕;面糊品質;蛋糕品質

隨著馬鈴薯主食化工程的推進，目前已經在甘肅、內蒙古、陜西等馬鈴薯主產區(qū)建成多條規(guī)模以上馬鈴薯全粉生產線[1-4] 。馬鈴薯全粉產量大，品質好，但下游產品研發(fā)不足，有很大一部分馬鈴薯全粉用于寵物飼糧的加工。目前馬鈴薯主食產品的加工主要是馬鈴薯面條、馬鈴薯饅頭等，是在小麥面粉等主食品原料中添加20%左右的馬鈴薯全粉加工而成，已進入市場，但價格偏高，消費者接受程度較低，而且由于馬鈴薯中不含面筋蛋白，用其制作饅頭、面條等主食品時存在成型難、硬度大、不耐煮等問題，很難利用傳統(tǒng)工藝將其加工成主食[5]。蛋糕原料中的低筋小麥粉必須用軟質小麥加工[6]。馬鈴薯全粉不含有面粉起筋的麥角蛋白和麥谷蛋白，具有弱化面粉面筋的特點，使得加工蛋糕的小麥粉可以選擇高筋粉或營養(yǎng)更豐富的全麥粉，而且馬鈴薯全粉富含小麥面粉所沒有的胡蘿卜素和維生素C，作為蛋糕原料是對傳統(tǒng)蛋糕產品有益的營養(yǎng)補充。本文以馬鈴薯全粉為原料，采用海綿蛋糕的加工工藝，研究馬鈴薯全粉對海綿蛋糕品質的影響，為開發(fā)馬鈴薯全粉下游產品、加工馬鈴薯蛋糕提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 蛋糕原輔料 馬鈴薯全粉（藍威斯頓薯業(yè)內蒙古有限公司提供）、鮮雞蛋（北京農業(yè)職業(yè)學院雞場購買）、植物油（超市購買）、無鋁雙效泡打粉（超市購買）、白砂糖（超市購買）。

1.1.2 試劑 95%乙醇、丙酮、石油醚（沸程30～60℃）、硫酸鉀、氫氧化鈉、重鉻酸鉀、三羥甲基氨基甲烷、2-（N-嗎啉代）乙烷磺酸、冰乙酸、鹽酸、硫酸、熱穩(wěn)定α-淀粉酶液、蛋白酶液、淀粉葡萄糖苷酶液、硅藻土等。

1.1.3 儀器設備 烤箱（SEC-3Y-B）、打蛋機（SERIAL 1410076728型）、蛋糕模具（三能牌）、CT3質構儀，美國Brookfleld公司;BA410 MOTICAM2506顯微成像儀，麥克奧迪實業(yè)集團有限公司;CR-400/410色差計，柯尼卡美能達公司。

1.2 方法

1.2.1 馬鈴薯海綿蛋糕的制作 海綿蛋糕加工基礎配方為面粉100g、雞蛋180g、泡打粉1.5g、白砂糖50g、植物油脂5.5g。采用單因素隨機區(qū)組試驗，重復3次（表1）。馬鈴薯蛋糕的制作方法為：①雞蛋全蛋+白砂糖打發(fā)蛋糊至發(fā)泡;②加入泡打粉打發(fā)至體積增大到原來的3倍;③加入馬鈴薯全粉打發(fā)均勻;④拌入低筋粉，攪拌均勻;⑤加植物油攪拌均勻;⑥澆模;⑦焙烤;⑧冷卻。

1.2.2 馬鈴薯海綿蛋糕面糊品質的測定 （1）面糊容重的測定：按照馬鈴薯蛋糕的制作方法①～⑤步驟，對M1～M7七個處理及對照完成面糊的制作，用5mL量筒分別量取各處理的面糊，并稱重，然后計算面糊的容重，公式為：面糊容重（g/mL）=面糊重量/面糊的體積[7] 。（2）面糊微觀結構：將各處理的新鮮制備的蛋糕面糊均勻的涂抹在載玻片上，蓋上蓋玻片置顯微成像儀下進行觀察。顯微成像儀選擇“10×”，調節(jié)焦距光亮及位置，對面糊的微觀結構進行觀測并顯微成像[7] 。

1.2.3 馬鈴薯海綿蛋糕質構測定 以基礎配方（不添加馬鈴薯全粉）加工的普通海綿蛋糕為對照，采用CT3質構儀測定不同處理馬鈴薯蛋糕的斷裂度、硬度、彈性、咀嚼性。具體方法為：蛋糕出爐后在室溫下冷卻1h，采用TA4探頭測定質構特性。測定條件為：Normal模式，4.5g Trigger，測試速率0.5 mm/s，測試距離3mm，數據采集率300 pps。每個樣品在相同條件下測量10組數據，選取3 組相近數據求平均值[8] 。

1.2.4 感官評價 請食品與生物工程系有感官檢驗經驗的12名教師和8名學生組成評價團隊，依據海綿蛋糕的感官評價要求[9]，參考王謙等[10]馬鈴薯蛋糕的感官評價標準對各個處理進行感官評價。

1.2.5 馬鈴薯蛋糕比容的測定 按照“糧油檢驗-小麥粉蛋糕烘焙品質試驗-海綿蛋糕法國家標準（GB/T 24303—2009）”，參考AY Guadarrama-Lezama等方法測量馬鈴薯蛋糕的比容[11] 。具體方法是取一圓柱形容器（直徑大于蛋糕），在容器底部放入一層小米，將待測蛋糕放入容器中，從四周緩緩加入小米直至小米與蛋糕的上表面齊平，再加入少量小米，搖晃均勻，量取總高度，計算小米與蛋糕的混合體積V1，將蛋糕取出，量取小米的高度，計算小米的體積V2，蛋糕的體積V= V1-V2。蛋糕比容的計算公式為式（1）：

1.2.6 馬鈴薯蛋糕色差測定 用CR-400色差儀測定馬鈴薯海綿蛋糕的色差。首先分別用黑板和白板對色差儀進行校正，然后取同等厚度的蛋糕樣品放置在色差儀上進行測定。記錄絕對測量值，每組樣品重復測定3次，取平均值。

1.2.7 營養(yǎng)物質測定[12] 采用GB 5009.268—2016第二法測定馬鈴薯海綿蛋糕的脂肪、鉀的含量，采用GB 5009.88—2014測定膳食纖維、可溶性膳食纖維的含量。全部測試由北京譜尼測試公司完成。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯全粉對面糊容重的影響

面糊容重是蛋糕的一個重要物理特性，它代表了攪拌過程中混入面糊中氣泡的保存率。蛋糕面糊在攪拌過程中不斷地拌入空氣，拌入的空氣越多，面糊的比重就越輕，等質量面糊烤出的蛋糕體積就越大，組織也較松軟[13] 。如圖1所示，馬鈴薯全粉含量在35%、25%時，面糊的容重均低于對照，說明馬鈴薯全粉添加量低于35%時，有利于面糊內氣體的保留，原因可能是馬鈴薯全粉的膳食纖維降低了油脂對面糊的消泡作用，提高了面糊發(fā)泡性。當添加量大于35%時，隨著添加量的增加面糊比重顯著增加（F>F0.01），原因可能是添加較多的馬鈴薯全粉，大分子物質顯著增加，膳食纖維對油脂消泡作用的抑制遠遠低于大分子淀粉顆粒對面糊空隙的破壞，而且淀粉開始沉淀，嚴重破環(huán)面糊的充氣性[14] 。

2.2 馬鈴薯全粉對面糊顯微結構的影響

將各處理的新鮮制備的蛋糕面糊直接做涂片，蓋上蓋玻片置顯微成像儀下進行觀察。顯微成像儀選擇“10×”，調節(jié)焦距光亮及位置，對面糊的微觀結構進行觀測并顯微成像。圖2顯示，M1、M2、M3三個處理面糊的質地更均一，脂肪顆粒較小，且小于對照;隨著馬鈴薯全粉添加量的增加M4、M5、M6、M7四個處理面糊質地均一性逐漸變差，脂肪顆粒大?？梢?，適量的添加馬鈴薯全粉有利于面糊的發(fā)泡，質地更加均勻，但添加量大于45%時，面糊的脂肪顆粒溶解性變差。顯微結構圖像顯示與面糊容重的測定結果一致。

2.3 馬鈴薯全粉對海綿蛋糕質構的影響

采用CT3質構儀，測定不同處理及CK8個配方加工的海綿蛋糕的斷裂度、硬度、彈性、咀嚼性。

2.3.1 馬鈴薯全粉對海綿蛋糕斷裂度的影響 斷裂度是指探頭破碎蛋糕樣品所需要的力，由圖3a可見，添加少量的馬鈴薯全粉（25%）蛋糕的斷裂度與對照的相近，當添加量大于25%時，隨著添加量的增加斷裂度增大，添加量在65%時斷裂度達到最大值14.5g，繼續(xù)增加馬鈴薯全粉，斷裂度減小，但較對照顯著增加?？梢?，添加馬鈴薯全粉對蛋糕的斷裂度有增大作用，當添加量大于65%時，蛋糕質地粗糙，結構不均勻，破碎樣品的力減小。

2.3.2 馬鈴薯全粉對海綿蛋糕硬度的影響 硬度是指壓縮樣品達到最大變型時所必須的力，用第一次穿沖樣品時的壓力峰值來表示硬度值。由圖3b可見，添加適量的馬鈴薯全粉可以降低海綿蛋糕的硬度，添加量小于45%時，硬度值均小于對照，添加量為55%時硬度值明顯高于對照，且隨著馬鈴薯全粉含量的增加，硬度呈線性增大。可見馬鈴薯全粉添加量在45%左右時海綿蛋糕硬度適宜。

2.3.3 馬鈴薯全粉對海綿蛋糕彈性的影響 彈性是指變性樣品在去除變性力后恢復到變性前的條件下的高度或體積比率。本試驗測定的是海綿蛋糕的樣品被壓縮變形后撤掉壓力，蛋糕恢復的高度。由圖3c可見，添加適量的馬鈴薯全粉有利于海綿蛋糕彈性的增加，且呈線性增加。

2.3.4 馬鈴薯全粉對海綿蛋糕咀嚼性的影響 咀嚼性是指咀嚼吞咽蛋糕時所需的能量，為硬度*粘聚性*彈性所得的數值。由圖3d可見，添加25%、35%、45%、55%的馬鈴薯全粉，咀嚼性均小于對照，大于55%時，咀嚼性數值顯著增大。

2.4 馬鈴薯全粉對海綿蛋糕比容的影響

比容值大表明蛋糕的膨脹度好，體積大。圖4結果顯示，馬鈴薯全粉對海綿蛋糕的比容影響顯著;添加25%、35%、45%、55%的馬鈴薯全粉，蛋糕的比容均高于對照，添加35%、45%的馬鈴薯全粉，比容增加值達到顯著水平（F<f0.05），可見適當添加馬鈴薯全粉，可以提高蛋糕的膨發(fā)性，其機理還需進一步研究。當馬鈴薯全粉含量增加65%以上時，比容低于對照，且隨著添加量的增加，比容顯著減小（f<f0.05），原因可能是由于加入較多的馬鈴薯全粉，體系中的面筋含量降低，支撐蛋糕面糊在受熱過程中因蛋白質變性和淀粉糊化相互交錯形成面筋網絡膨脹所需要的力減弱，使面糊比重增加，持氣能力降低，造成蛋糕比容變小[12] 。

可見適當添加馬鈴薯全粉，可以提高蛋糕的膨發(fā)性，其機理還需進一步研究。當馬鈴薯全粉含量增加65%以上時，比容低于對照，且隨著添加量的增加，比容顯著減小（f<f0.05），原因可能是由于加入較多的馬鈴薯全粉，體系中的面筋含量降低，支撐蛋糕面糊在受熱過程中因蛋白質變性和淀粉糊化相互交錯形成面筋網絡膨脹所需要的力減弱，使面糊比重增加，持氣能力降低，造成蛋糕比容變小[12] 。

2.5 馬鈴薯全粉對海綿蛋糕色差的影響

L*代表樣品顏色亮度，0～100表示亮度從暗到亮，a*、b*代表顏色方向（+a*為紅色方向、+b*為黃色方向）[12] 。表3結果顯示，馬鈴薯全粉會降低海綿蛋糕的亮度，但影響不顯著;馬鈴薯全粉可以增強海綿蛋糕的紅度，且達到顯著水平（P<0.05），降低海綿蛋糕的黃度，但降低程度不顯著。

2.6 馬鈴薯全粉海綿蛋糕營養(yǎng)物質的比較

以小麥粉海綿蛋糕為對照，由檢測機構（譜尼測試）測定馬鈴薯海綿蛋糕的脂肪、鉀、膳食纖維、可溶性膳食纖維的含量。圖5顯示，在海綿蛋糕中添加馬鈴薯全粉可以顯著提高蛋糕的總膳食纖維、可溶性膳食纖維、鉀元素的含量，可以改善傳統(tǒng)海綿蛋糕高脂肪、高糖、低膳食纖維、低礦質元素的營養(yǎng)特點，同時豐富了馬鈴薯全粉的下游產品。

2.7 馬鈴薯全粉對蛋糕感官品質的影響

按照1.2.1加工不同處理的海綿蛋糕，冷卻后用鋸齒刀切分觀察其剖面結構，如圖5所示，不同添加量的海綿蛋糕剖面質地差異明顯，馬鈴薯全粉添加量在25%～45%時，蛋糕的剖面結構均勻、細膩，當添加量大于55%時，剖面氣孔不均勻，質地粗糙，當添加量達到75%、85%時，質地粗硬，頂部塌陷。按照表1海綿蛋糕的感官評價標準，由經過感官評價培訓的食品專業(yè)的20位師生對馬鈴薯蛋糕的不同處理進行感官評價。結果分析如表4，馬鈴薯全粉對海綿蛋糕的感官品質影響顯著（P<0.05），添加適量的馬鈴薯全粉，海綿蛋糕質地松軟，色澤焦黃，最佳添加量在35%，適宜添加量在25%～45%之間。添加25%、35%、45%、55%的馬鈴薯全粉的海綿蛋糕感官得分均高于對照，當添加量大于55%時，隨著添加量的增加，蛋糕的感官評價分值顯著下降，表現為色澤灰暗，質地粗硬、黏重，口感變差，馬鈴薯氣味太重，抑制了蛋糕的焙烤香氣。

3 結論

馬鈴薯具有很好的烘焙特性，表現為烘焙后膨化性好、薯香氣濃郁等特點，將馬鈴薯全粉作為焙烤食品加工的主要原料研究開發(fā)馬鈴薯蛋糕，是對馬鈴薯全粉下游產品的有益嘗試。本研究顯示，馬鈴薯全粉適宜加工海綿蛋糕，添加量為面粉的25%～45%為宜。馬鈴薯蛋糕色澤焦黃，烘烤后薯香氣濃郁、質地松軟、口感好、風味獨特，值得進一步研究推廣?！?/p>

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Abstract：Objective ? To develop the downstream products of potato powder.Method ? The single factor randomized block test was used to study the effect of potato powder on the paste bulk density，microstructure，specific volume，texture，color difference，nutrients and sensory quality of sponge cake.Result ? When the potato powder content was less than 35%，the paste bulk density was lower than that of the control，the paste microstructure was uniform，and the fat particles were small.When the adding amount was more than 45%，the paste bulk density increased significantly（F>F0.01），the paste microstructure was uneven，and the fat particles increased significantly The study on texture of potato sponge cake showed that the fracture，elasticity and hardness of sponge cake increased with the increase of the amount of potato powder.When the amount of potato powder was more than 55%，it increased significantly，and the mastication became poor.When the amount of potato powder was 25%～45%，the mastication performance was good.The color difference study showed that after adding potato powder，the redness of sponge cake increased significantly（P<0.05），the brightness and yellowness of sponge cake decreased，but the degree of reduction was not significant.Potato sponge cake has the nutritional characteristics of high dietary fiber，low fat and rich in potassium.Its sensory quality is characterized by burnt yellow color，light sweet potato aroma，soft texture and unique flavor.The optimum dosage is 35%，and the suitable dosage is between 25% and 45%.

Keywords：potato powder;sponge cake;batter quality;cake quality